计算机组成原理实验报告_寄存器的原理及操作课案
课程名称：计算机组成原理
实验项目：寄存器的原理及操作
姓名：
专业：计算机科学与技术
班级：
学号：
计算机科学与技术学院
实验教学中心
20 16 年 6 月20 日
初：未知当前：2016-7-3 主笔：Angel 版本：1
实验项目名称：寄存器的原理及操作
一、实验目的
1. 了解模型机中A, W寄存器结构、工作原理及其控制方法。
2. 了解模型机中寄存器组R0..R3结构、工作原理及其控制方法。
3. 了解模型机中地址寄存器MAR，堆栈寄存器ST，输出寄存器OUT寄存器结构、工作原理及其
控制方法。
二、实验内容
1、A、W寄存器：利用COP2000实验仪上的K16..K23开关做为DBUS的数据，其它开关做为控制
信号，将数据写入寄存器A，W。
2、R0、R1、R2、R3寄存器实验：利用COP2000实验仪上的K16..K23开关做为DBUS的数据，其
它开关做为控制信号，对数据寄存器组R0..R3进行读写。
3、MAR、ST、OUT寄存器：利用COP2000实验仪上的K16..K23开关做为DBUS的数据，其它开
关做为控制信号，将数据写入地址寄存器MAR，堆栈寄存器ST，输出寄存器OUT。
三、实验用设备仪器及材料
伟福 COP2000系列计算机组成原理实验系统
四、实验原理及接线
实验1：A，W 寄存器实验
实验2：R0，R1，R2，R3寄存器实验
实验3：MAR地址寄存器，ST 堆栈寄存器，OUT输出寄存器
MAR为存储器地址寄存器，其功能是存储操作数在内存中的地址, 信号MAREN的功能是将数据总线DBUS上数据MAR，信号MAROE的功能是将MAR的值送到地址总线ABUS上
ST堆栈寄存器的作用，是出现中断或子程序调用时，保存断点处PC的值，以便中断或子程序结束时，能继续执行原程序。图中，信号STEN的作用是将数据总线DBUS上数据存入堆栈寄存器ST中
五、实验操作步骤
实验1：A，W 寄存器实验
将55H写入A寄存器
二进制开关K23-K16 用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据55H
按住CLOCK 脉冲键，CLOCK 由高变低，这时寄存器A的黄色选择指示灯亮，表明选择A寄存器。放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据55H被写入A 寄存器。
将66H写入W寄存器
二进制开关K23-K16 用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据66H
按住CLOCK 脉冲键，CLOCK 由高变低，这时寄存器W的黄色选择指示灯亮，表明选择W寄存器。放开CLOCK 键，CLOCK 由低变高，产生一个上升沿，数据66H 被写入W 寄存器。
实验2：R0，R1，R2，R3寄存器实验
将11H写入R0 寄存器
二进制开关K23-K16 用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据11H
置控制信号为：
按住CLOCK 脉冲键，CLOCK 由高变低，这时寄存器R0 的黄色选择指示灯亮，表明选择R0 寄存器。放开CLOCK 键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据11H被
写入R0寄存器。
将22H写入R1 寄存器
二进制开关K23-K16 用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据22H
置控制信号为：
按住CLOCK 脉冲键，CLOCK 由高变低，这时寄存器R1 的黄色选择指示灯亮，表明选择R1 寄存器。放开CLOCK 键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据22H被写入R1寄存器。
将33H写入R2 寄存器
二进制开关K23-K16 用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据33H
置控制信号为：
按住CLOCK 脉冲键，CLOCK 由高变低，这时寄存器R2 的黄色选择指示灯亮，表明选择R2 寄存器。放开CLOCK 键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据33H被写入R2寄存器。
将44H写入R3 寄存器
二进制开关K23-K16 用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据44H
置控制信号为：
按住CLOCK 脉冲键，CLOCK 由高变低，这时寄存器R3 的黄色选择指示灯亮，表明选择R3 寄存器。放开CLOCK 键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据44H被写入R3寄存器。
读R0 寄存器
置控制信号为：
这时寄存器R0 的红色输出指示灯亮，R0 寄存器的数据送上数据总线。此时液晶显示DBUS: 11 00010001. 将K11(RRD)置为1, 关闭R0 寄存器输出.
读R1 寄存器
置控制信号为：
0 1 0 1
这时寄存器R1 的红色输出指示灯亮，R1 寄存器的数据送上数据总线。此时液晶显示DBUS: 22 00100010. 将K11(RRD)置为1, 关闭R1 寄存器输出.
读R2 寄存器
置控制信号为：
这时寄存器R2 的红色输出指示灯亮，R2 寄存器的数据送上数据总线。此时液晶显示DBUS: 33 00110011. 将K11(RRD)置为1, 关闭R2 寄存器输出.
读R3 寄存器
置控制信号为：
这时寄存器R3 的红色输出指示灯亮，R3 寄存器的数据送上数据总线。此时液晶显示DBUS: 44 01000100. 将K11(RRD)置为1, 关闭R3 寄存器输出.
实验3：MAR地址寄存器，ST 堆栈寄存器，OUT输出寄存器将12H写入MAR寄存器
二进制开关K23-K16 用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据12H
置控制信号为：
按住CLOCK 脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器MAR 的黄色选择指示灯亮，
表明选择MAR寄存器。放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据12H 被写入MAR寄存器。
K14(MAROE)为0, MAR寄存器中的地址输出. MAR 红色输出指示灯亮.
将K14(MAROE)置为 1. 关闭MAR 输出.
将34H写入ST 寄存器
二进制开关K23-K16 用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据34H
置控制信号为：
按住CLOCK 脉冲键，CLOCK 由高变低，这时寄存器ST 的黄色选择指示灯亮，表明选择ST 寄存器。放开CLOCK 键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据34H被写入ST 寄存器。
将56H写入OUT寄存器
二进制开关K23-K16 用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据56H
置控制信号为：
按住CLOCK 脉冲键，CLOCK 由高变低，这时寄存器OUT 的黄色选择指示灯亮，表明选择OUT 寄存器。放开CLOCK 键，CLOCK 由低变高，产生一个上升沿，数据56H 被写入OUT 寄存器。
六、实验结果分析
寄存器的作用是用于保存数据的，因为我们的模型机是8位的，因此在本模型机中大部寄存器是8
位的，标志位寄存器(Cy, Z)是二位的。
COP2000用74HC574来构成寄存器。74HC574的功能如下：
说明：
1. 在CLK的上升沿将输入端的数据打入到8个触发器中
2. 当OC = 1 时触发器的输出被关闭，当OC=0时触发器的输出数据
将55H写入A寄存器
(1) 二进制开关K23-K16 DBUS[7:0]，用于数据输入
（2）在AEN=0
数据送送入A寄存器
WEN=1
将11H写入R0寄存器
(1) 二进制开关K23-K16 ，用于数据输入
(2) RRD=1
RWR=0 CLK上升沿
SB=0 R0寄存器
SA=0
将22H写入R1寄存器
(1) 二进制开关K23-K16 ，用于数据输入
(2) RRD=1
RWR=0 CLK上升沿
SB=1 R0寄存器
SA=0
将11H用R0寄存器读出
RRD=0
RWR=1
SB=0 数据送到数据总线（液晶显示）
SA=0
将55H写入MAR寄存器
(1) 二进制开关K23-K16 ，用于数据输入
(2) MAROE=0(K14)
MAREN=0(K15) CLK上升沿
STEN=1(K12) MAR寄存器
OUTEN=1(K13)